微機(jī)自動(dòng)控制高低溫試驗(yàn)箱的溫度控制研究

   對(duì)于高低溫試驗(yàn)箱控制系統(tǒng)，其被控對(duì)象為一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)。為了實(shí)際調(diào)節(jié)方便，仍然采用常用的PID算法實(shí)現(xiàn)溫度控制，但在整個(gè)控制過(guò)程中，對(duì)PID參數(shù)的整定進(jìn)行了認(rèn)真分析，并設(shè)計(jì)了一種PID參數(shù)生成器，使系統(tǒng)的溫度控制效果得到很大改善。

  高低溫試驗(yàn)箱在試驗(yàn)過(guò)程中的溫度控制是按設(shè)定曲線進(jìn)行的，如圖4—l所示。該圖是一個(gè)試驗(yàn)曲線實(shí)例，共包含4個(gè)控溫段：上升段Tl、恒溫段T2、降溫段T3和恒溫段T4。顯然，為使實(shí)際的控溫曲線跟蹤好設(shè)定曲線，且保證在T2和T4段系統(tǒng)無(wú)差，達(dá)到系統(tǒng)要求的控溫精度，PID算法的參數(shù)整定十分關(guān)鍵。由于該高低溫試驗(yàn)箱的溫度對(duì)象參數(shù)既要隨著試件的種類和多少改變，也要隨著投入的加熱器和制冷機(jī)組多少而改變，在整定PID參數(shù)時(shí)要根據(jù)不同情況加以調(diào)整。為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)溫度控制PID參數(shù)生成器 ，用來(lái)根據(jù)不同的控溫段和試驗(yàn)情況來(lái)生成不同的PID參數(shù)。設(shè)第n個(gè)控溫段的PID參數(shù)分別為Pn 、In 和Dn ，則該控溫段的控制參數(shù)由下列矩陣確定： 

式（4—l）

   圖4—l 設(shè)定溫度曲線圖

   式（4—l）中，P0，I0和D0分別為系統(tǒng)的基本 PID參數(shù)；Fn（P），F(xiàn)n（I）和Fn（D）分別為第n個(gè)溫控段與試驗(yàn)情況相關(guān)的P、I和D參數(shù)的系數(shù)函數(shù)。 基于PID參數(shù)生成器的實(shí)現(xiàn)，通過(guò)上位PC機(jī)編程很容易實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然，一些相關(guān)參數(shù)還是要通過(guò)實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)試獲得。另外，實(shí)際應(yīng)用中我們采用增量式算法，而輸出采用位式輸出，即在時(shí)間周期T內(nèi)，按照PID輸出的歸一化結(jié)果（0~l）去控制SSR的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié) 。高低溫試驗(yàn)箱溫度控制系統(tǒng)的控制原理如圖4—2所示，Ts為設(shè)定溫度；Tf為實(shí)際溫度。

圖4—2試驗(yàn)箱溫度控制原理圖

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